Bauanleitung für eine CNC Fräse

Bauanleitung für eine CNC Fräse
© 2006 Jens Niemeyer, Hannover, Germany
Inhaltsverzeichnis
1
EINLEITUNG
5
1.1
Vorwort
5
1.2
Die Konstruktion
6
2
BESCHAFFUNG DER BAUTEILE
7
2.1
Die Blechteile
7
2.2
Die Drehteile
7
2.3
Der Klebstoff
7
2.4
Kleinteile und Co.
7
3
GRUNDSÄTZLICHE VORGEHENSWEISEN
9
3.1
Grundlegendes zu den Passungen
9
3.2
Verkleben der Teile
9
3.3
Lackierung
9
4
DER RAHMENBAU
11
4.1
X-Achse
11
4.2
Y-Achse
13
4.3
Z-Achse
15
5
ZUSAMMENBAU DER KOMPONENTEN
18
5.1
Der Tisch und das Portal
18
5.2
Kabelbäume
19
6
EINZELTEILZEICHNUNGEN
21
6.1
Trapezmuttergehäuse X-Achse L1
22
6.2
Schrittmotoranschluss L6
23
6.3
Festlagerhülse Schrittmotor L2
25
6.4
Loslagergehäuse
26
6.5
Trapezmuttergehäuse Y-Achse
27
6.6
Trapezmuttergehäuse Z-Achse
28
6.7
Loslagergehäuse Z-Achse
29
6.8
Trapezgewindespindeln X,Y und Z-Achse
30
6.9
Führung Z-Achse
32
6.10 Werkzeughalter
34
Inhaltsverzeichnis
7
STÜCKLISTEN
35
7.1
Elektronik und Steuerung
35
7.2
Führungen und Trapezmuttern
35
7.3
Kugellager
35
7.4
Kupplungen
35
7.5
Verkabelung
36
7.6
Blechteile
36
7.6.1
Teile für X-Achse
36
7.6.2
Teile für Y-Achse
37
7.6.3
Teile für Z-Achse
38
7.7
Schrauben
38
7.8
Sonstiges
39
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Eine Lackierung des Rahmens ist zu empfehlen ............................................... 10
Abbildung 2: Die Oberfläche in einem glitzernden Blau ...................................................... 10
Abbildung 3: Die ersten Teile werden verklebt ................................................................ 11
Abbildung 4: Die Horizontalen Querträger X4 werden angebracht ......................................... 12
Abbildung 5: Die Querträger X5 werden angebracht ......................................................... 12
Abbildung 6: Die Versteifung der Frontseiten wird angebracht ............................................. 13
Abbildung 7: Die Frontseite wird eingepasst und verklebt ................................................... 13
Abbildung 8: Teile Y2 und Y3 werden zu einem Träger verbunden ......................................... 14
Abbildung 9: Die Seitenteile werden geklebt ................................................................... 15
Abbildung 10: Das Portal wird zusammen geklebt ............................................................. 15
Abbildung 11: Die Z-Achse wird mit den Teilen Z1, Z3 und Z4 begonnen ................................. 16
Abbildung 12: Die Seitenteile Z6 werden angebracht ......................................................... 16
Abbildung 13: Der Werkzeughalter setzt sich aus Z1 und Z6 zusammen................................... 17
Abbildung 14: Die IGUS Führungen werden seitlich angeschraubt .......................................... 18
Abbildung 15: Einzelteile der X-Achse ........................................................................... 37
Abbildung 16: Einzelteile der Y-Achse ........................................................................... 38
Abbildung 17: Einzelteile der Z-Achse ........................................................................... 38
Vorwort
1 Einleitung
1.1 Vorwort
Sie haben soeben eine Lizenz für den Nachbau einer TRON CNC Fräse für den Hobbybereich
erworben. Zusätzlich zu der im Internet veröffentlichen Informationen dient diese Anleitung als
unentbehrliche Hilfe beim Bau der Fräse. Sie sollten diese Anleitung daher vor dem Beginn des Baus
sorgfältig studieren und vorab alle Fragen klären.
Lasses Sie mich kurz erläutern, was mich (als Privatperson) zur Entwicklung dieser Fräse bewegt
hat:
Als Jugendlicher hatte ich mich sehr viel mit dem Bau von ferngelenkten Flugmodellen beschäftigt.
Durch Pubertät, Studium und letztendlich Familie kam jedoch dieses schöne Hobby dann irgendwann
gänzlich zum erliegen. Sechzehn Jahre später jedoch zündete durch eine eBay Anzeige der Funke
erneut, und ich begann mich wieder diesem Hobby zu widmen. Hatte man „früher“ noch seine
Rippen mit Schleifblock und Laubsäge angefertigt, schien es heute zum guten Ton zu gehören eine
CNC-Fräse mit dieser unliebsamen Arbeit zu beschäftigen.
Viele Recherchen führten dazu, dass ich ein Plan einer kleinen, kostengünstigen Fräse erwarb und
diese erfolgreich nachbaute. Dies hatte jedoch zur Folge, dass ich nicht nur Modellbau-infiziert war,
sondern zudem noch dem „Fräsen-Bauen“ verfallen bin. Ich plante daher diese Ihnen nun
vorliegende Fräse (Mit dem schönen Namen TRON, denn „nomes est omen“) bei der ich versuchte
einige „Kinderkrankheiten“ meiner „alten“ Fräse auszumerzen.
Als Konstruktionsziele hatte ich mir folgende Eckpunkte gesetzt:
1. Eignung zum exakten Fräsen von Balsa, Sperrholz und ggf. CFK-Platten
2. Aufspannmöglichkeit für n- Standardbalsabrettchen (100x1000mm)
3. Semi-Professionelle Führungen (keine Schubladenführungen, oder Silberstahlwellen oder
was man auch sonst immer vorfindet)
4. Bau sollte ohne eigenen „Maschinenpark“ möglich sein.
5. Kosten für die Maschine unter 1000€ (exklusive Steuerung)
6. Optisch ansprechende Maschine (das Auge fräst mit!) und viel Spaß beim Bauen (der Weg ist
das Ziel).
Wenn Sie also auf der Suche nach den Punkten 1. – 6 ebenfalls sind, dann wird Sie die TRON nicht
enttäuschen!
Viel Spaß beim Nachbau
Jens Niemeyer
Hannover 2006
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Die Konstruktion
1.2 Die Konstruktion
Die Konstruktion besteht im Wesentlichen aus 3mm Stahlblechen (St-37) die auf einer Laser- oder
Wasserstrahlanlage von einem Dienstleister geschnitten wurden. Die Bleche sind dabei mit jeweils
20mm breiten Steckungen versehen und werden mit einem spezial Stahlkleber (Henkel, Loctide 330)
formschlüssig verbunden. Diese Verbindung hat sich in der Praxis durchgesetzt und ist für den
angestrebten Anwendungsfall mehr als ausreichend ausgelegt.
Als Führungen kommen ausschließlich moderne Gleitlager der Firma IGUS zum Einsatz. Sie haben
den Vorteil, neben der kleinen Bauform, dass die benötigten Teile günstig zu bekommen sind. Die
Genauigkeit ist zudem mehr als ausreichend. Gegenüber Stahlwellen, wie sie häufig in SelbstbauCNC-Fräsen zum Einsatz kommen, haben sie den weiteren Vorteil, dass durch eine Verschraubung
mit dem Gehäuse ein Durchbiegen der Achsen vermieden wird.
Die benötigten Drehteile für die Fräse wurden auf ein Minimum reduziert und stellen keinen großen
Anspruch an das Fertigungsverfahren. In dem entsprechenden Kapitel zeige ich Ihnen auf, wie Sie
günstig an diese Teile gelangen.
Die technischen Daten der Maschine können Sie der folgenden Tabelle entnehmen:
Verfahrweg X/Y/Z
1000/500/50mm
Material
St-37 (Bleche), Aluminium (Drehteile)
Führungen
DryLin Führungen WS-20 der Firma IGUS
Spindeln
TR16x4
Antrieb
Insgesamt 4 Schrittmotoren (2 Stück für die XAchse)
Gewicht
Ca. 45Kg
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X-Achse
4 Der Rahmenbau
In den folgenden Kapiteln wird der Zusammenbau der Fräse in einzelnen Baustufenfotos detailliert
erklärt. Bitte lesen Sie vor dem Verkleben der Bauteile diese Anleitung durch und folgen Sie den
Anweisen genau.
4.1 X-Achse
Sie beginnen mit dem Bau der beiden Seitenteile X1 sowie der Querträger X3 und X6. Kleben Sie
diese Bauteile rechtwinkelig zusammen.
Abbildung 3: Die ersten Teile werden verklebt
Nachdem Sie die Teile zusammengefügt haben, können Sie bereits die horizontalen Querträger X4
verkleben. Dies ist anzuraten, da durch Sie eine erhöhte Stabilität erzielt werden kann und so die
Verklebung der Konstruktion besser zum Aushärten fixiert ist.
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X-Achse
Abbildung 4: Die Horizontalen Querträger X4 werden angebracht
Nun müssen Zunächst die vorderen und hinteren Querträger X5 angebracht werden.
Anschließend kleben Sie die Versteifung X7 zusammen mit den Vorder- und Rückseiten ein.
Die Arbeiten an der X-Achse der Fräse sind somit abgeschlossen. Nach einer gründlichen Reinigung
des Gestells können Sie mit dem Lackieren beginnen.
Abbildung 5: Die Querträger X5 werden angebracht
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Y-Achse
Abbildung 6: Die Versteifung der Frontseiten wird angebracht
Abbildung 7: Die Frontseite wird eingepasst und verklebt
4.2 Y-Achse
Begonnen wird die Y-Achse mit der Erstellung eines Doppel-T Trägers aus den Teilen Y2 und Y3. Zum
rechtwinkeligen Ausrichten können Sie die Steckungen der beiden Seitenteile Y1 verwenden.
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